نانو لیزر های گازی (Nano Gas Laser) ساختار و عملکرد ها

در نانو لیزرهای گازی، گاز در داخل رزوناتور جریان میابد. هنگامیکه گاز جریان میابد، از دو ͺالکترود می گذرد که یکی دارای بار مثبت و دیگری بار منفی هستند. الکترون هایی که بین الکترود ها جریان می یابند، الکترون های اتم های گاز در حال جریان را به تراز های انرژی بالا پمپاژ می کنند.گاز های مختلف می توانند به عنوان محیط فعال در نانو لیزرها استفاده شوند.نانو لیزر گازها شامل نانو لیزر کربن دی اکسید، کربن مونوکسید، هلیوم‐نئون،هلیوم‐کادمیم، آرگون، گریپتون، مولکول های ازت، اگزمیر، بخار مس و بخار طلا نمونه ای از این نانو لیزر ها هستند

نانو لیزر گازی ادواتی است که موج نور را به صورت پرتو های موازی بسیار باریکͺͬکه طول موج مشخص  دارند، ساطع می کند. نانو لیزر های گازی که از تاثیر الکترون برای تولید یونهای برانگیخته استفاده می کنند ، که ادوات فعال نانو لیزر هستند. قسمت اصلی نانو لیزر های یونی ، لوله های پلاسما هستند. جریان جریان در لوله می تواند بیش از ۱۰ نانو متر باشد.نانو لیزر های گازی همه در یک منبع پمپ مشترک هستند و گونه های گازی یا مستقیما ، با برخورد با الکترون یا غیر مستقیم ، با برخورد با گاز های دیگر ، خود به خود برانگیخته می شوند.نانو لیزر های گازی از طیف ماورا بنفش تا مادون قرمز بسیار طیف نوری را پوشش می دهند. با این حال ، طیف به طور مداوم پوشیده نمی شود. نانو لیزر های گازی خطوط طیفی بسیار باریکی منتشر می کنند. رایج ترین نانو لیزر های گازی (از UV تا ماورا بنفش دور) میباشد.یکی دیگر از ویژگی هاینانو لیزر های گازی، شدت بالای انرژی در نقطه تمرکز آن است. با توجه به اینکه امواج نانو لیزر به صورت هم فرکانس، در یک خط راست و بدون اختلاف فازی نسبت به یکدیگر درحرکت هستند، میتوان انتظار داشت که مقدار انرژی در نقطه تمرکز زیاد باشد. در گزارش، میزان شدت انرژی در این نقطه، بیشتر از ١۰~١۵ وات بر نانو متر مربع گزارش شده است.لیزر با نور معمولی تفاوتهایی دارد که این ویژگیها باعث تواناییها و کاربردهای خاص آن میشود. نور لیزر درخشان تر و با شدت بیشتر از نور در طبیعت است. نور نانو لیزر های گازی میتواند سخت ترین فلزات را بشکافد و به راحتی از جسم سختی مثل الماس عبور کند و در آن ایجاد حفره نماید. باریکه های کم قدرت و فوق العاده ظریف انواع دیگر لیزر را میتوان برای انجام کارهای بسیار ظریف مثل جراحی روی چشم انسان به ​کار برد. نور نانو لیزر های گازی را میتوان با دقت بالایی تحت کنترل در آورد و به صورت باریکه ی مداومی به نام لیزر پیوسته یا انفجارهای سریعی به نام لیزر پالسی استفاده نمود.تفاوت پرتو نانو لیزر های گازی با نور لیزر معمولی در خاصیت های مهمی است که در این پرتو وجود دارد. این خصوصیات عبارت اند از: همدوسی، تکفامی، مستقیم بودن شدت زیاد. خواص مذکور در نور معمولی دیده نمیشود و از این ویژگی ها برای کار های مختلف استفاده میشود.

در میان انواع مختلف نانو لیزر های گازی،نانو لیزر گاز کربنیک با داشتن بیشترین توان متوسط در میان لیزر های گازی به صورت گسترده علت این کاربرد وسیع بازده بالا، در موارد مختلف کاربرد دارند.(نانو لیزر) لیزری است که در مقیاس نانو ابعاد ، این لیزر های ریز را می توان به سرعت تعدیل کرد و همراه با ردپای کوچک ، آنها را به کاندیدا های ایده آل برای محاسبات نوری بر روی تراشه تبدیل می کند . زمینه های نوری شدید چنین لیزری همچنین اثر تقویت در اپتیک غیر خطی یا پراکندگی (رامان Raman) با سطح افزایش یافته  را امکان پذیر می کند ، و بنابراین راه را برای مدارهای نانو فوتونیک یکپارچه هموار می کند،به طور کلی نانو لیزر گازی افزایش یا تقویت فرآیندی است که در آن محیط بخشی از انرژی خود را به تابش الکترومغناطیسی ساطع شده منتقل میکند و در نتیجه قدرت نوری افزایش می یابد. این اصل اساسی همه نانو لیزر ها است. از نظر کمی ، افزایش اندازه گیری توانایی یک محیط لیزر در افزایش قدرت نوری است.یک چالش اساسی برای نانو لیزر های گازی عدم وجود نور به اندازه کافی است که اگر در ابعاد کوچک وجود نداشته باشد تا مفید باشد. نور از نانو لیزر تابش و باز تابش نمیشود. برای برطرف کردن مشکل تابش و بازتابش نانو لیزر را در حالت تاریک لیزینگ تولید می کنند.یک حالت تاریک را می توان با در نظر گرفتن آنتن های منظم به طور مستقیم درک کرد: یک آنتن منفرد ، هنگامی که توسط یک جریان هدایت می شود ، به شدت تابش می کند ، در حالی که دو آنتن - اگر توسط جریان های مخالف هدایت شوند و بسیار نزدیک به یکدیگر قرار بگیرند ، بسیار کم تابش می کنند"  "یک حالت تاریک در یک آرایه نانو ذره باعث جریان مشابه فاز مخالف در هر نانو ذره می شود ، فرکانس های نور مرئی"."حالت های تاریک برای برنامه هایی که به مصرف انرژی کم نیاز دارند مانند نانو لیزر های گازی جذاب هستند. اما بدون هیچ ترفندی ، لیزر حالت تاریک کاملا بی فایده است زیرا نور اساسا در آرایه نانو ذرات گیر می کند و نمی تواند خارج شود."اما با استفاده از اندازه کوچک آرایه ، یک مسیر فرار برای نور پیدا شده و. به سمت لبه های آرایه ، نانو ذرات شروع به انعکاس بیشتر و بیشتر شبیه آنتن های منظمی می کنند که به دنیای خارج تابش می کنند.